BRPI0615477A2 - gerador motor elétrico - indução dc - Google Patents
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Abstract
GERADOR MOTOR ELéTRICO - INDUçãO DC, um aparelho eletromagnético com um elemento rotacional que age como ponte de transferência entre dois fornecedores energéticos ativos, o elemento rotacional com um núcleo ferromagnético com pluralidade de bobinas solenóide com energia elétrica induzida por imãs permanentes externos; o núcleo ferromagnético transferindo energia por indução para o imã interno enrolado permanente ativo do estator, o coletor e indutor de energia agindo como gerador.
Description
"GERADOR MOTOR ELÉTRICO - INDUÇÃO DC".
Essa revelação relaciona-se genericamente à motores-geradoreselétricos e, mais particularmente, à máquinas eletromagnéticas rotatórias DCoperadas por indução.
Solicitações Relacionadas
Essa solicitação reivindica prioridade internacional de uma Solicitaçãode U.S. Utility Patent, anteriormente apresentada, com o número de série 11209525,intitulada "Gerador Motor Elétrico - Indução DC, submetida em 22 de agosto de2005.
Descrição de Arte Relacionada
A arte a seguir define o presente estado do campo do aparato descritoe reivindicado aqui:
Tu et ali, US 2004/0135452, revela um gerador elétrico giratório chatoque inclui, pelo menos, uma bobina toroidal de corte de linhas magnéticas parainduzir uma corrente e, pelo menos, uma estrutura pólo magnético em forma dedisco, com orientação em paralelo, em relação a estrutura helicoidal da bobina. Semúltiplas estruturas bobina toroidal e estruturas bobina magnética em forma dedisco forem incluídas, as estruturas bobina toroidal e estruturas bobina magnética,em forma de disco devem ser dispostas alternadamente. A estrutura bobina toroidale a estrutura pólo magnético, em forma de disco, não são apresentadas com materialpermeável.
Quando qualquer estrutura bobina toroidal ou, pelo menos, umaestrutura pólo magnético, em forma de disco, é girada por uma força externa, aestrutura bobina toroidal corta as linhas magnéticas que passam por ela para geraruma corrente induzida. Neal, US 2002/0135263, revela uma pluralidade desegmentos de arco de estator que formam um núcleo toroidal para uma montagemestator usada para montar um motor. Em uma incorporação de preferência, umapluralidade de campos magnéticos é criada quando a corrente elétrica é conduzidapelo fio enrolado ao redor dos pólos, no núcleo toroidal. Um corpo monolítico dematerial de troca de fase substancialmente encapsula os condutores e mantém ossegmentos de arco do estator em contato um com o outro no núcleo toroidal. O discorígido gira usando o motor e os métodos de construção do motor e impulsionamentodo disco rígido também são revelados. Rose, US 6803691, revela um dispositivoelétrico que engloba um núcleo em forma de anel, magneticamente permeável,centrado em um eixo de rotação e com dois lados axialmente opostos. As bobinassão enroladas toroidalmente sobre o núcleo e dispostas seqüencialmente ao longo dadireção circunferencial. Cada bobina inclui duas pernas laterais, que se estendemradialmente ao longo dos lados respectivos do núcleo. Existem espaços sem bobinasentre as pernas laterais adjacentes. Uma braçadeira com uma primeira e segundaflange lateral é conectada por uma ponte e, respectivamente, fazem o contato com aprimeira e segunda lateral da bobina. Mohler, US 6507257, revela um atuador trincobi-direcional que tem uma haste que se sobressai com um ou mais rotores fixados. Ahaste e o rotor são montados para rotação em uma caixa magneticamente condutoracom uma bobina cilíndrica e é fechada por tampas condutivas. As tampascondutivas têm montados pólos estator. Em uma incorporação, o rotor tem, pelomenos, dois imãs permanentes, magnetizados, em posições opostas,assimetricamente montados, isto é, são adjacentes de um lado e separado por umvão não magnético do outro lado. A peça pólo estator tem uma condutividade defluxo assimétrica e em uma incorporação é axialmente mais grossa do que a porcade peça pólo. Um ponto de apoio evita que o rotor balance para uma posição neutra(onde os imãs do rotor são axialmente alinhados com a porção de maiorcondutividade da peça pólo). Assim, o rotor é magneticamente travado em uma dasduas posições sendo puxado para a posição neutra. A energização da bobina comcorrente de polaridade oposta faz com que o rotor gire em direção oposta à posiçãode travamento e, então, ele é magneticamente preso nessa posição. Mohler, US5337030, revela um atuador de torque, sem bucha, imã permanente que tem umnúcleo eletromagnético capaz de gerar um campo de fluxo magnético, com formatotoroidal, alongado, quando energizado. Fora da bobina cilíndrica genérica existeuma caixa exterior com placas de extremidade superior e inferior, em cada ponta.Montado nessas placas e sobressaindo, uma em direção à outra, ficam as peças póloestator, separadas da peça pólo oposta por um vão de ar. Um rotor magnéticopermanente é colocado nesse vão e montado em um eixo que, por sua vez, émontado de maneira que gire em cada placa extremidade. O rotor magnéticopermanente tem, pelo menos, dois imãs permanentes, cada um cobrindo uma porçãoarcada do rotor e com polaridades opostas. A energização da bobina com corrente,em uma direção, magnetiza as peças pólo de maneira que cada uma das duas peçaspólo atrai um dos imãs do rotor e repele o outro imã do motor, resultando em umtorque gerado pela haste de saída. A reversão do fluxo de corrente resulta nareversão do torque e rotação do motor. As incorporações de preferência revelammúltiplas células, isto é, uma pluralidade de combinações e/ou celular estator rotorestator onde existe uma pluralidade de peças pólo em cada plano pólo estator.Kloosterhouse et AL, US 5191255, revela um motor eletromagnético que inclui umrotor com uma pluralidade de imãs ao longo do perímetro do rotor.Preferencialmente, os imãs adjacentes têm pólos opostos voltados para fora. Um oumais eletroímãs são dispostos adjacentes ao perímetro do rotor para que o rotor gire,os imãs montados no rotor ficam perto dos pólos dos eletroímãs. A corrente éfornecida aos eletroímãs por um circuito de transmissão em uma determinada fasecom a rotação do rotor de maneira que, de quase todos os ângulos do rotor, a atraçãoe repulsão magnética entre os pólos dos eletroímãs e os imãs montados no rotorforçam o rotor a girar na direção desejada. Material refletivo é colocado no rotor,em ângulos pré-determinados. O circuito de impulsão inclui um dispositivofotossensível que produz um sinal de valor variável, de acordo com o que odispositivo recebe de luz refletiva do material refletido. O sinal é amplificado paraproduzir corrente de impulsão para os eletroímãs. Westley, 4623809, revela ummotor "stepper" que abriga uma estrutura pólo onde um par idêntico de placasestator, cada uma com uma pluralidade de pólos, posicionadas uma de costas para aoutra, com os pólos se projetando em direções opostas, as placas estator ficamposicionadas entre um par de cálices estator idênticos, cada cálice estator tendo umapluralidade de pólos que se projetam para dentro, vindos de uma parede traseira,com uma parede lateral periférica terminando em um flange que se estende parafora. Uma superfície maior de cada flange fica em contato com uma das faces deuma das placas de estator de maneira a assegurar um caminho magnético de baixarelutância. Fawzy, 4565938, revela um dispositivo electro-mecânico que pode serusado como um motor ou gerador. O dispositivo tem uma caixa, incluindorolamento que dão suporte à haste rotativa. Um imã disco também é incluído epolarizado para ter polaridade alternada e montados em uma haste para definir umrotor. O dispositivo inclui, pelo menos, uma primeira sapata pólo em contato com omeio magnético, com uma porção que se estende radialmente para definir umacâmara pólo virtual, de uma primeira polaridade. Também inclui, pelo menos, umasegunda sapata pólo em contato com o imã e com uma porção que se estenderadialmente para definir uma câmara pólo virtual para a outra polaridade. Umestator toróide é montado na caixa e apresenta enrolamentos. O estator éposicionado anularmente ao redor dos imãs disco de maneira que as câmaras pólovirtual da primeira e segunda sapatas pólo fiquem ao redor das porções de taisenrolamentos com campos circunferencialmente alternados de polaridade alternada.São providenciados meios para o contato elétrico com o estator, para retirar acorrente quando o dispositivo for usado como um gerador que tem uma caixa,incluindo rolamentos para suporte da haste rotativa. Um par de imãs disco épolarizado para ter polaridades opostas dos dois lados de cada um deles. Os imãssão montados face-a-face, juntos, no eixo para definir um rotor. O dispositivo inclui,pelo menos, uma primeira sapata pólo em contato com uma face de cada imã e comuma porção que se sobressai radialmente para definir, da forma preferida, um par decâmaras pólo virtual, de mesma polaridade como a tal uma face. Também éincluído, pelo menos, uma segunda sapata pólo em contrato com a outra face decada imã e tendo uma porção que se sobressai radialmente para definir em suaforma preferida um par de câmaras pólo virtual da mesma polaridade como a outraface. Um estator toróide é montado na caixa, com seus enrolamentos. O estator éposicionado anularmente ao redor dos imãs disco de tal maneira de as câmaras pólovirtual da primeira e segunda sapatas pólo fiquem ao redor das porções de taisenrolamentos com campos alternados circunferencialmente de polaridade alternada.São oferecidos meios para o contato elétrico com o estator, para retirar a correntequando o dispositivo for usado como um gerador, ou corrente para operar odispositivo como um motor. Fawzy, 4459501, revela um dispositivo eletromecânicoque pode ser usado como motor ou como gerador, com uma caixa, incluindorolamentos que tão suporte a haste rotativa. Um par de imãs em disco é polarizadopara ter polaridades opostas nas duas faces. Os imãs são montados face a face juntosno eixo para definir um rotor. O dispositivo inclui, pelo menos, uma primeira sapatapólo em contato com uma face de cada imã e com uma porção que se sobressairadialmente para definir, da forma preferida, um par de câmaras pólo virtual, demesma polaridade como a tal uma face. Também é incluído, pelo menos, umasegunda sapata pólo em contato com a outra face de cada imã e tendo uma porçãoque se sobressai radialmente para definir em sua forma preferida um par de câmaraspólo virtual da mesma polaridade como a outra face. Um estator toroidal é montadona caixa, com seus enrolamentos. O estator é posicionado anularmente ao redor dosimãs disco de tal maneira que as câmaras pólo virtual da primeira e segunda sapataspólo fiquem ao redor das porções de tais enrolamentos com campos alternadoscircunferencialmente de polaridade alternada. São oferecidos meios para o contatoelétrico com o estator, para retirar a corrente quando o dispositivo for usado comoum gerador ou corrente para operar o dispositivo como um motor.
Em nossa busca por arte anterior, com os resumos descritos acima,envolvendo máquinas com rotação eletromagnética; tanto na forma de motor comona forma de gerador. Assim, a arte anterior mostra em Neal um núcleo toroidal comsegmentos arco radial, em Fawzy, vemos uma adjacência face pólo S-S e N-N, emTu et al, uma adjacência pólo N-S e S-N com enrolamentos de bobina radial, emRose, vemos bobinas enroladas radialmente em seqüência ao redor do núcleotoroidal e com segmentos de imã permanente com adjacência N-N e S-S. Porém, aarte anterior deixa de explicar uma máquina de rotação, eletromagnética que ofereçacampos eletromagnéticos imersos em campos de imã permanente, mono-pólo, depolaridades opostas como mostrado no presente aparato e que oferece operação porindução.A presente revelação distingue-se da arte anterior e oferece vantagemdesconhecidas, como descrito no resumo a seguir.
Essa revelação oferece certos benefícios para a construção e uso quedão origem aos objetivos descritos abaixo.
Um aparelho eletromagnético com um elemento rotacional que agecomo ponte de transferência entre dois fornecedores energéticos ativos, o elementorotacional com um núcleo ferromagnético com pluralidade de bobinas solenóidecom energia elétrica induzida de imãs permanentes externos; o núcleo transferindoenergia por indução para o imã interno enrolado permanente ativo do estator, onde oimã interno enrolado funciona como um coletor e indutor de energia para geração deeletricidade.
Um objetivo primário inerente ao aparato descrito acima e método deuso é o de oferecer vantagens não oferecidas pela arte anterior.
Outro objetivo é oferecer uma máquina giratória eletromagnética quedesenvolve uma saída DC ou aceita uma entrada DC enquanto age por indução.
Um outro objetivo é o de oferecer uma máquina útil como um motorelétrico.
Um outro objetivo é o de oferecer uma máquina útil como um geradorelétrico.
Outras características e vantagens do aparato e método de usodescritos ficarão aparentes com a descrição detalhada a seguir, considerada juntocom os desenhos em anexo, que ilustra, com exemplos, os princípios do aparato emétodo de uso aqui descritos.
Breve Descrição dos Desenhos
Os desenhos em anexo ilustram, pelo menos, uma das melhoresincorporações do presente aparato e método de uso. Em tais desenhos:
A Figura 1 é uma vista corte vertical em direção lateral do presenteaparato; e
A Figura 2 é um corte vertical tomado longitudinalmente.Descrição dos DetalhadaAs figuras descritas acima descrevem o aparato e seu método de usoem, pelo menos, uma das incorporações de melhor modo, preferidas, que é maisdetalhadamente definida na descrição a seguir. Mesmo as pessoas comconhecimentos comuns na arte serão capazes de fazer alterações e modificaçõesnaquilo que aqui for descrito sem sair do espírito e escopo do aparato. Portanto,deve ser entendido que aquilo que foi ilustrado serve apenas como exemplos e nãodeve ser considerado como limitação no escopo do presente aparato e seu método deuso.
A Figura 1 é um corte de uma incorporação do aparato definido naU.S. Application, número de série 11200920 da qual a presente solicitação é umaContinuação-em-Parte e que trabalha sob o mesmo princípio; onde um núcleoferromagnético linear-toroidal 140 tem uma bobina solenóide motor-gerador elétrica148, e que é um auto-transformador rotacional que gira entre os imãs permanentesativos localizados externamente no suporte ferromagnético imã permanente doestator 154 e o imã permanente ativo enrolado interno ou eletroímã, como ditocoletor e indutor de energia 170.
Essa incorporação de preferência oferece uma orientação cilíndrica.As partes fixas desse motor-gerador elétrico linear-toroidal cilíndrico são as mesmasda incorporação discoidal, os imãs permanentes ativos com seus suportes, com adiferença que o imã permanente ativo interno terá energia da bobina 170 indutor ecoletor, agindo ao mesmo tempo como transformador.
A operação do presente aparato é determinada pela parte móvel quenesse caso age como ponte de transferência entre os dois fornecedores energéticosativos.
As partes móveis são os núcleos ferromagnéticos linear-toroidal 140que, quando giram, cada uma de suas bobinas solenóide, independentemente, temenergia elétrica induzida dos imãs permanentes externos e que, então, transferempor indução essa energia para o imã permanente ativo enrolado interior do estator, ocoletor e indutor de energia 170 que, nesse caso age como um gerador.Para obter um efeito reverso, o coletor e indutor de energia 170 éalimentado com uma corrente direta pulso em uma freqüência selecionada paraproduzir uma velocidade rotacional selecionada. Quando carregada pela energiaelétrica induzida, vinda do coletor e indutor de energia interno 170, as bobinas denúcleo ferromagnético induziram energia elétrica de maneira que cada solenóide setorne um eletroímã ativo. A bobina UMP norte e sul interage com o imã UMPpermanente externo e também com o UMD do núcleo ferromagnético com seupróprio UMP cujo efeito produz um deslocamento do rotor, como também otransformador mecânico reversível móvel, o conhecido motor elétrico. Acaracterística especial da presente invenção, descrita na versão cilíndrica do aparatonão usa um comutador já que essa função é feita pelo coletor e indutor de energia170".
As concessões descritas em detalhes acima foram consideradas comonovidade, se comparadas com a arte anterior registrada e são consideradas comocríticas para a operação em, pelo menos, um aspecto do aparato e seu método de usoe ao cumprimento dos objetivos já descritos. As palavras usadas nessa especificaçãopara descrever as incorporações devem ser entendidas não apenas no sentido comosão comumente definidas, mas devem incluir uma definição especial nessaespecificação: estrutura, material ou atos além do escopo dos significados comuns.Assim, se um elemento pode ser entendido no contexto dessa especificação comoenglobando mais de um significado, então, seu uso deve ser entendido como sendogenérico para todos os possíveis significados suportados pela especificação e porpalavra ou palavras que descrevam o elemento.
As definições das palavras ou elementos de desenhos descritos aquinão devem incluir apenas a combinação de elementos como literalmenteestabelecido, mas toda a estrutura, material e atos equivalentes para a execuçãosubstancial da mesma função, substancialmente da mesma maneira para obter,substancialmente, o mesmo resultado. Nesse sentido fica contemplado que umasubstituição equivalente de dois ou mais elementos pode ser feita para qualquer umdos elementos descritos e suas várias incorporações ou que um único elemento podeser substituído por dois ou mais elementos em uma reivindicação.
As mudanças da matéria reivindicada, como vistas por pessoa comconhecimento comum da arte, conhecidas hoje ou concebidas no futuro, sãototalmente contempladas como sendo equivalentes dentro do escopo de intenção esuas diversas incorporações. Portanto, substituições óbvias, hoje ou no futuro,conhecidas por alguns com conhecimentos comuns na arte, são definidas comodentro do escopo dos elementos definidos. Essa revelação deve, assim, ser entendidapara incluir aquilo que é especificadamente ilustrado e descrito acima, aquilo que éconceitualmente equivalente, aquilo que pode ser obviamente substituído e tambémaquilo que incorpora as idéias essenciais.
Claims (10)
1.) Um aparelho eletromagnético caracterizado por um elemento rotacional queage como ponte de transferência entre dois fornecedores energéticos ativos, oelemento rotacional oferecendo um núcleo férromagnético com pluralidade dcbobinas solenóide com energia elétrica induzida de imãs permanentes externos; onúcleo férromagnético transferindo energia por indução para o imã interno enroladopermanente ativo do estator, onde o imã interno enrolado permanente ativo funcionacomo coletor e indutor de energia, para geração de eletricidade.Explicação das alterações nas reivindicações-1): A palavra "elongado" foi usada para descrever o estator, como refletido naespecificação. Na linha 6, depois de "estator, o" a palavra "energizado" foi inserida.O conceito de uma superfície com três lados apresentada por ambos, estator ctranslador foi incluído como claramente mostrada nas Figuras 1 c 5 e o lato de quecada uma dessas superfícies emprega eletroímãs. O uso de corrente elétrica "pulso'1foi ampliado em escopo pela eliminação do termo. Isso não vai além da revelaçãooriginal já que essas adições são claramente suportadas pelo texto e desenhos daSolicitação.-3). Essa reivindicação foi eliminada.-7-10). foram adicionadas como novas reivindicações, como segue:-7). Reintroduz o uso de uma forma de onda corrente pulso.-8): Introduz o fato que as superfícies do estator e translador são côncava c convexa,respectivamente, como mostrado nas figuras.-9). Estabelece que as solenóides sejam de polaridade oposta para repelirem-se, comoestabelecido no texto da especificação.-10). Estabelece que as solenóides tenham núcleos imãs permanentes de maneira quesem corrente elétrica a operação do aparato possa continuar.Emendas as Reivindicações1. Um aparato de transporte magneticamcnte !evitado, caracterizado por: umveículo para carregar uma determinada carga; o veículo é montado sobre umtranslador móvel engatado com um estator alongado, o estator tendo essencialmenteuma superfície estator voltada para fora, com três lados, o estator compreendendoenrolamentos ao redor de um núcleo ferromagnético formando diversos eletroímãsestator; o translador com uma superfície voltada para dentro, com três lados,compreendendo eletroímãs translador proximais aos eletroímãs estator; os eletroímãsestator e translador energizados por correntes elétricas de maneira que a repulsãomagnética entre os eletroímãs estator e os eletroímãs translador, faça o transladorlevitar, se centralizar e também ofereça propulsâo para o translador movimentar-selinearmente ao longo do estator.
2. O aparato da reivindicação 1, é caracterizado onde os eletroímãs do estatorenglobam um eletroímã energizado, centralmente posicionado, por corrente direta,para transladar e frear o translador e, pelo menos, um par de eletroímãs, lateralmenteposicionado, energizado por corrente direta para centralizar e levitar o translador porsobre o estator.
3. Eliminada.
4. O aparato da reivindicação 2 é caracterizado onde os eletroímãs do estatorenglobam uma pluralidade de células estator arranjadas lado a lado ao longo de umadireção de viagem do translador.
5. O aparato da reivindicação 4 é caracterizado onde cada célula é eletricamcntc emagneticamcnte independente.
6. O aparato da reivindicação 5 é caracterizado onde cada célula é comutada parareceber corrente direta por um interruptor de proximidade associado com a presençado translador na medida em que se move ao longo do estator.
7. O aparato da reivindicação 2 é caracterizado onde a corrente direta recebida pelocircuito elétrico do estator é derivada de uma forma de onda corrente pulso.
8. O aparato da reivindicação 1 é caracterizado onde as superfícies do estator, detrês lados, voltadas para fora, são côncavas em sua forma e as superfícies dotranslador, de três lados, voltadas para dentro são, correspondentemente, convexas emforma.
9. O aparato da reivindicação 1 é caracterizado onde as solenóidcs são energi/.adaspara que as superfícies do estator sejam de polaridade magnética opostas, com relaçãoàs superfícies do translador.
10. O aparato da reivindicação 1 é caracterizado onde os eletroímãs do estator e dotranslador tem núcleos magnéticos permanentes, onde a levitação e estabilidade doaparato são mantidas na ausência de corrente elétrica e na ausência de movimento,quando correntes de indução não são produzidas.
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